平時講的(de)氫脆(cui)為由內氫或(huo)者外氫導(dao)致而形成的(de)可(ke)逆氫脆(cui)，其主要特點(dian)如下：


 1. 應(ying)變(bian)(bian)速(su)度低氫(qing)(qing)脆(cui)敏感性強，形(xing)變(bian)(bian)速(su)度的(de)(de)增(zeng)高(gao)導(dao)致氫(qing)(qing)脆(cui)發生的(de)(de)溫度范疇變(bian)(bian)窄、塑性減小、幅度變(bian)(bian)低，即氫(qing)(qing)脆(cui)不(bu)容易發生。此外，如果應(ying)變(bian)(bian)速(su)度高(gao)于某(mou)臨界值，則氫(qing)(qing)脆(cui)不(bu)會(hui)發生。


 2. 氫脆(cui)對高(gao)強度鋼較敏感(gan)，這是由于高(gao)強度鋼在(zai)熱力(li)學上比較不穩定(ding)，容易發生脆(cui)化，氫脆(cui)的(de)敏感(gan)性隨著材料屈(qu)服極限值(zhi)的(de)升高(gao)而(er)升高(gao)。


 3. 氫(qing)(qing)脆(cui)對含氫(qing)(qing)量較敏感，鋼的氫(qing)(qing)脆(cui)臨界應力值隨(sui)著(zhu)氫(qing)(qing)濃(nong)度(du)(du)的增(zeng)加而(er)下降，同時(shi)鋼發生氫(qing)(qing)脆(cui)的孕育期和(he)破壞時(shi)間均隨(sui)著(zhu)氫(qing)(qing)濃(nong)度(du)(du)的升高而(er)縮短。


 4. 氫脆的(de)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)是(shi)在(zai)某個(ge)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)范圍(wei)之內的(de)，即(ji)氫脆的(de)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)存在(zai)一(yi)個(ge)上(shang)、下臨界(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)，其(qi)為一(yi)種(zhong)延遲破(po)壞。只有當(dang)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)在(zai)上(shang)、下臨界(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)之間時(shi)延遲破(po)壞才會發生(sheng)(sheng)，其(qi)發生(sheng)(sheng)主要有三個(ge)階段(duan)，分別為孕育期、裂紋在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)作用下長大及(ji)失穩(wen)斷裂。而應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)低于(yu)下臨界(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)時(shi)不管時(shi)間多(duo)久都不會出現脆斷現象(xiang)；當(dang)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)高于(yu)上(shang)臨界(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)時(shi)就能夠出現瞬時(shi)脆斷的(de)現象(xiang)。

 

 5. 溫度越(yue)高(gao)氫脆敏感性越(yue)低(di)，即氫脆具有(you)低(di)脆性溫度特征(zheng)。此外，氫脆的裂(lie)紋擴(kuo)展具有(you)不(bu)連續的特征(zheng)，很(hen)少出現分支并且(qie)通常情(qing)況下很(hen)少在(zai)材料的表面形成裂(lie)紋源。



在(zai)應力(li)影(ying)響(xiang)下，氫能夠在(zai)裂(lie)紋尖端(duan)的(de)三向應力(li)區富集，導(dao)致材料斷(duan)(duan)裂(lie)應力(li)減小從而造成(cheng)脆性斷(duan)(duan)裂(lie)。現階段較(jiao)為流行(xing)的(de)氫脆機制如下：


1. 氫(qing)壓理論


  氫(qing)壓(ya)理論指出一些(xie)過飽和的(de)(de)氧在金屬(shu)中的(de)(de)一些(xie)缺陷位置（如孔隙，晶(jing)界）析(xi)出，并且H結合(he)(he)成(cheng)H2能夠(gou)在金屬(shu)的(de)(de)這(zhe)些(xie)缺陷處形成(cheng)比較大的(de)(de)內壓(ya)力，該內壓(ya)力跟(gen)外(wai)外(wai)應力或(huo)者金屬(shu)內部的(de)(de)殘余應力形成(cheng)合(he)(he)力，當(dang)金屬(shu)的(de)(de)屈服極限低(di)于(yu)這(zhe)個合(he)(he)力時，斷裂(lie)就會發生、即氫(qing)在金屬(shu)材料(liao)缺陷處所形成(cheng)的(de)(de)內壓(ya)力跟(gen)外(wai)應力促進了裂(lie)紋的(de)(de)形成(cheng)和發展，


2. 吸附氫降低表面(mian)能理論


  氫(qing)(qing)吸附(fu)(fu)在(zai)(zai)裂(lie)(lie)紋(wen)尖端時能(neng)夠導(dao)致金屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)減小(xiao)，進面(mian)(mian)(mian)造成金屬(shu)的(de)斷(duan)裂(lie)(lie)應力減小(xiao)，吸附(fu)(fu)氫(qing)(qing)降低表(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)理論(lun)可以(yi)被(bei)用(yong)來(lai)很(hen)好地詮釋應變速率對氫(qing)(qing)脆的(de)作(zuo)用(yong)，闡明氫(qing)(qing)脆發(fa)生孕育期的(de)存在(zai)(zai)及在(zai)(zai)較低的(de)氫(qing)(qing)分壓條件下(xia)實驗過(guo)程中(zhong)出現(xian)脆斷(duan)現(xian)象等。但是(shi)吸附(fu)(fu)氫(qing)(qing)降低表(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)理論(lun)不(bu)(bu)可以(yi)用(yong)來(lai)解釋氫(qing)(qing)脆可逆性的(de)特點，以(yi)及不(bu)(bu)可以(yi)解釋氫(qing)(qing)脆裂(lie)(lie)紋(wen)擴展具有(you)不(bu)(bu)連續(xu)特征等。


3. 弱鍵理論(lun)


  氫(qing)在(zai)(zai)應力(li)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)會(hui)在(zai)(zai)材(cai)料缺口(kou)或者裂紋尖(jian)端的(de)三向應力(li)區聚集，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)該(gai)處金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子鍵(jian)(jian)的(de)結合能(neng)降低(di)，金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)(zai)較小(xiao)的(de)應力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)就會(hui)發生脆性斷裂。氫(qing)能(neng)夠(gou)減弱(ruo)原(yuan)子鍵(jian)(jian)結合能(neng)的(de)原(yuan)因在(zai)(zai)于氫(qing)的(de)1S電子進(jin)人到了(le)過(guo)渡(du)族金(jin)屬(shu)(shu)元(yuan)素沒有填滿的(de)3d帶(dai)，使(shi)得金(jin)屬(shu)(shu)3d帶(dai)電子的(de)密集度增強，提高了(le)金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子之(zhi)間的(de)排斥(chi)力(li)、減弱(ruo)了(le)其鍵(jian)(jian)力(li)，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)了(le)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)脆化。但是非過(guo)渡(du)族由于金(jin)屬(shu)(shu)元(yuan)素不存在(zai)(zai)3d帶(dai)，因而(er)該(gai)理論的(de)缺陷在(zai)(zai)于無法解釋非過(guo)渡(du)族金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)，例如，鋁合金(jin)、鎂合金(jin)等的(de)可(ke)逆性氫(qing)脆。


4. 氫氣團釘扎理論(lun)


  氫氣團(tuan)(tuan)(tuan)釘扎(zha)理論指出(chu)氫脆(cui)的(de)(de)(de)(de)發生是由于(yu)(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)移動(dong)受到氫的(de)(de)(de)(de)釘扎(zha)作用導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)，同時氫與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)之間的(de)(de)(de)(de)互相作用理論指出(chu)氫脆(cui)僅存在(zai)(zai)于(yu)(yu)在(zai)(zai)特定(ding)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)及(ji)形變范疇之內。當(dang)溫度(du)處于(yu)(yu)小(xiao)于(yu)(yu)臨界溫度(du)的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下，Cottrell氣團(tuan)(tuan)(tuan)能(neng)(neng)夠在(zai)(zai)含氫金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)形變過程中產生。氫原子的(de)(de)(de)(de)擴散在(zai)(zai)溫度(du)不(bu)太低但(dan)是形變速度(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下能(neng)(neng)夠與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)運(yun)(yun)動(dong)速度(du)相適合，即Cottrell氣團(tuan)(tuan)(tuan)在(zai)(zai)落后(hou)于(yu)(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)一定(ding)距(ju)離的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下伴隨著(zhu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)運(yun)(yun)動(dong)而運(yun)(yun)動(dong)，即導(dao)致(zhi)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)不(bu)能(neng)(neng)自由運(yun)(yun)動(dong)，該種情(qing)形被稱為氫對位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)移動(dong)產生的(de)(de)(de)(de)釘扎(zha)效(xiao)應。該種效(xiao)應能(neng)(neng)夠導(dao)致(zhi)材(cai)料發生局部硬化的(de)(de)(de)(de)現象，新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)在(zai)(zai)外力(li)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)下連續產生，當(dang)新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)跟 Cottrell氣團(tuan)(tuan)(tuan)在(zai)(zai)移動(dong)過程中碰(peng)到例如晶界等障礙時，就(jiu)會在(zai)(zai)障礙處產生氫氣集結及(ji)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)塞積，在(zai)(zai)應力(li)足夠大的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況下就(jiu)會形成裂紋，并(bing)且會自此擴展以及(ji)長大。